Almacenamiento de energía | Energy storage www.futurenergyweb.es 64 FuturEnergy | Abril April 2016 A través de una reacción química denominada redox (reducciónoxidación) cambia la composición (en términos de los estados de oxidación de los iones metálicos) del electrolito en los tanques de almacenamiento, creando así una deficiencia de electrones en el terminal positivo (electrodo positivo) y un exceso en el terminal negativo (electrodo negativo). Durante el ciclo de descarga (cuando la batería suministra energía), los electrones fluyen del terminal negativo al positivo, generando una corriente eléctrica. Durante el ciclo de carga (cuando la batería está almacenando energía de fuentes externas), una corriente eléctrica aplicada a los terminales invierte las reacciones redox y los electrones fluyen del terminal positivo al negativo. Cada celda consta de dos compartimentos separados por una membrana, y a su vez cada compartimento contiene un electrodo, uno positivo y otro negativo. Los electrodos entran en contacto con los electrolitos, una solución acuosa que se bombea desde los tanques a los dos compartimentos anteriormente mencionados. Las reacciones de carga y descarga tienen lugar en la superficie de estos electrodos. Por su parte, la membrana es la que permite el intercambio de iones entre los dos compartimentos. Estos sistemas funcionan con pares químicos basados en el mismo elemento. Esto es posible porque los iones de Vanadio son estables en un número inusualmente alto de estados de valencia +2, +3, +4 y +5, todos ellos utilizados en la reacción redox. Esto es un gran avance respecto de otros sistemas que utilizan dos elementos, y que por lo tanto tienen riesgo de contaminación. Además, facilita su transporte y almacenamiento. Integración con fuentes renovables Este sistema es idóneo, técnicamente hablando, para almacenar y suministrar energía de fuentes renovables. Se puede cargar tanto de fuentes continuas como intermitentes sin sufrir deterioro alguno, un requisito esencial para usarlo con instalaciones solares y eólicas. Además, el sistema se puede cargar y descargar entre 3 y 4 veces su potencia nominal, con lo que se puede dimensionar con una potencia muy inferior a la potencia pico, consiguiendo, de esta forma, ahorros adicionales. La eficiencia actual es muy alta y permanece alta y constante incluso a baja carga. Ésta es una característica clave cuando el sistema se carga a partir de fuentes renovables, ya que la carga está por debajo del valor nominal la mayor parte del tiempo. Gracias a una autodescarga despreciable, este sistema puede entrar en operación en microsegundos, incluso después de largos períodos de inactividad, siendo por lo tanto adecuado para uso como fuente de alimentación ininterrumpida (UPS). Debido a que la energía se puede almacenar y no utilizarse durante semanas o incluso meses, el sistema HydraRedox también puede ayudar a satisfacer la necesidad global de reemplazar los caros y contaminantes generadores diésel y de gas. A día de hoy, estos generadores se utilizan ampliamente en todo el mundo, pero con unos costes y problemas ambientales y de salud altos. En parques eólicos y solares, se utilizan ampliamente los generadores diésel como respaldo para asegurar un suministro constante (para compensar la intermitencia de suministro), aspecto éste que a menudo va en contra de los objetivos de ahorro y bajas emisiones de carbono del proyecto. El almacenamiento eléctrico se puede usar para reducir la utilización de generadores diésel en este tipo de proyectos de energías renoconnected electrically in series that convert chemical energy to electrical energy (and vice versa). The energy section, with capacity expressed in kWh, consists of two tanks (positive and negative) in which the energy is stored in a chemical form (the electrolytes). Through a chemical reaction called redox (reductionoxidation) the composition (in terms of states of oxidation of metal ions) of the electrolyte in the storage tanks changes, creating a shortage of electrons at the positive side terminal (positive electrodes) and a surplus at the negative terminal (negative electrodes). During the discharging cycle (when the battery supplies energy), electrons flow from the negative to the positive terminal, generating an electrical current. During the charging cycle (when the battery is accumulating electricity from external sources), an electrical current applied to the terminals reverses the redox reactions and the electrons flow from the positive to the negative terminal. Each cell is made up of two compartments separated by a membrane and each compartment contains an electrode, one positive, and one negative. The electrodes come into contact with the electrolytes, an aqueous solution which is pumped from the tanks into the two compartments. The charge and discharge reactions occur on the surface of the electrodes. The membrane allows the interchange of ions between the two compartments. The systems operate with chemical couples based on the same element. This is possible because Vanadium ions are stable in an unusually high number of valence states +2, +3, +4, and +5, all of which are used. This is great advantage over other ‘couples’ using two elements where there is risk of contamination. It also facilitates transport and storage. Integration with renewable energy sources The system is technically suited to store and release energy from renewable sources. It can be charged with uniform as well as intermittent sources without suffering any deterioration, an essential requirement for use in connection with solar and wind power. Additionally, the system can be charged and discharged at three to four times the nominal power and can therefore be dimensioned with power significantly lower-than-peak power, thereby achieving additional savings. The current efficiency is very high and remains high and constant even at low charge. This is a key feature when the system is being charged from renewable sources where the charge is below nominal values most of the time. Thanks to negligible self-discharge, the system can become operational in micro seconds even after long idle periods and is therefore suitable for use as an uninterrupted power supply (UPS). Because energy can be stored unused for weeks or
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